JP2002110563A - Model creating method for heat treatment apparatus - Google Patents

Model creating method for heat treatment apparatus

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JP2002110563A
JP2002110563A JP2000300846A JP2000300846A JP2002110563A JP 2002110563 A JP2002110563 A JP 2002110563A JP 2000300846 A JP2000300846 A JP 2000300846A JP 2000300846 A JP2000300846 A JP 2000300846A JP 2002110563 A JP2002110563 A JP 2002110563A
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heat treatment
temperature
mathematical model
treatment apparatus
model
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JP2000300846A
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Japanese (ja)
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Koichi Sakamoto
浩一 坂本
Fujio Suzuki
富士雄 鈴木
Bunryo O
文凌 王
Moyuru Yasuhara
もゆる 安原
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To create and calibrate a mathematical model for estimating the temperature of an object to be processed. SOLUTION: With respect to heat treatment apparatuses having different thermal characteristics from each other, there are created previously their mathematical models for estimating the temperatures of objects to be processed mounted in their heating furnaces. When manufacturing newly a heat treatment apparatus, it is specified that which heat treatment apparatus of the plural ones whose mathematical models have been prepared previously is analogous to the objective one whose mathematical model is created (step S2). Then, while using the mathematical model of the specified heat treatment apparatus and estimating the temperature of its object to be processed, the heat treatment of its object to be processed is performed (step S4). By measuring the film thickness of a film formed actually (step S5) and by comparing the film thickness with the desired value thereof (step S6), the mathematical model of the specified heat treatment apparatus is modified to perform a desired heat treatment according to the compared result (step S7). By repeating this processing, a fundamental mathematical model is calibrated to create the mathematical model for an individual heat treatment apparatus.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体の温度を数学モデルを用いて非接触で推定し、
推定結果に基づいて、最適な制御を行う適応制御型のバ
ッチ式熱処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention estimates the temperature of an object to be processed such as a semiconductor wafer in a non-contact manner using a mathematical model,
The present invention relates to an adaptive control type batch heat treatment apparatus that performs optimal control based on an estimation result.

【0002】[0002]

【従来の技術】米国特許第5,517,594号公報等
には、数学モデルを使用して、半導体ウエハの温度を推
定するバッチ式熱処理装置が開示されている。従来は、
1つの熱処理装置(1機種;設計が同一の熱処理装置)
について1つの基本的な数学モデル(基本モデル)を作
成し、さらに個々の装置を実際に作動させて数学モデル
を微調整していた。
2. Description of the Related Art U.S. Pat. No. 5,517,594 discloses a batch type heat treatment apparatus for estimating the temperature of a semiconductor wafer using a mathematical model. conventionally,
One heat treatment device (one model; heat treatment device with the same design)
, One basic mathematical model (basic model) was created, and individual devices were actually operated to fine-tune the mathematical model.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この手法で
は、熱処理装置の種類分だけ、基本モデルを作成しなけ
ればならず、基本モデルの設計が大変である。本発明
は、上記実状に鑑みてなされたものであり、熱処理装置
の数学モデルの設計を容易にすることをことを目的とす
る。
However, in this method, a basic model must be created for each type of heat treatment apparatus, and the design of the basic model is difficult. The present invention has been made in view of the above situation, and has as its object to facilitate the design of a mathematical model of a heat treatment apparatus.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第1の観点に係る熱処理装置のモデル生
成方法は、互いに構成が異なり、それぞれ、複数のヒー
タと、複数の温度センサを有する加熱炉とを備え、前記
温度センサの出力に基づいて前記加熱炉内の被処理体の
温度を推定し、推定した温度に従って、前記複数のヒー
タを制御する複数の熱処理装置について、前記温度セン
サの出力に基づいて前記加熱炉内の被処理体の温度を推
定するための数学モデルをそれぞれ用意し、数学モデル
を作成する対象の熱処理装置が、前記予め数学モデルが
用意された複数の熱処理装置のいずれに類似するかを特
定し、特定した熱処理装置用の数学モデルを用いて、被
処理体の温度を推定しつつ熱処理を実行し、実際に形成
された膜の膜厚と目的値とを比較し、比較結果に従っ
て、所望の熱処理が行われるように、前記数学モデルを
修正することにより、その熱処理装置用の数学モデルを
作成する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for generating a model of a heat treatment apparatus according to a first aspect of the present invention has a different configuration from each other, and comprises a plurality of heaters and a plurality of temperature sensors. A plurality of heat treatment apparatuses that estimate a temperature of an object to be processed in the heating furnace based on an output of the temperature sensor and control the plurality of heaters according to the estimated temperature. A mathematical model for estimating the temperature of the object to be processed in the heating furnace is prepared based on the output of the heating furnace, and a heat treatment apparatus for creating the mathematical model is a plurality of heat treatment apparatuses in which the mathematical model is prepared in advance. Using a mathematical model for the specified heat treatment apparatus, heat treatment is performed while estimating the temperature of the object to be processed, and the film thickness of the actually formed film and the target The comparator compares the value, according to the comparison result, as desired heat treatment is carried out, by modifying the mathematical model, to create a mathematical model for the heat treatment apparatus, characterized in that.

【0005】この構成によれば、熱処理装置それぞれに
ついて、被処理体の温度を測定するための数学モデルを
独自に作成する必要がなく、既存の数学モデルを手直し
するだけで対応できる。従って、数学モデルを新規に作
成する場合に比較して、その作成負担を抑えることがで
きる。
According to this configuration, it is not necessary to independently create a mathematical model for measuring the temperature of the object to be processed for each of the heat treatment apparatuses, and it is possible to cope only by modifying the existing mathematical model. Therefore, the burden of creating a mathematical model can be reduced as compared with the case where a new mathematical model is created.

【0006】上記目的を達成するため、この発明の第2
の観点に係る熱処理装置のモデル生成方法は、複数のヒ
ータと、複数の温度センサとを備え、内部に被処理体を
収容する加熱炉と、前記温度センサの出力から、前記加
熱炉内の被処理体の温度を推定するためのモデルを記憶
するメモリと、前記メモリに記憶されているモデルに基
づいて、前記温度センサの出力から前記被処理体の温度
を推定し、推定した温度に従って、前記複数のヒータを
制御する制御コントローラと、を備える複数の熱処理装
置のモデル生成方法であって、ハードウエア構成が互い
に異なる複数の熱処理装置を、その温度特性が類似する
熱処理装置が1つのグループに属するように複数のグル
ープに分類し、グループ別に基本となる数学モデルを割
り当て、各熱処理装置について、前記温度センサの出力
とその熱処理装置が属するグループに割り当てられた数
学モデルとから、被処理体の温度を推定しつつ熱処理を
実行し、実際に形成された膜の膜厚と目的値とを比較
し、比較結果に従って、所望の熱処理が行われるよう
に、前記数学モデルを修正し又は数学モデルを用いて推
定された温度を修正する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is provided.
A method for generating a model of a heat treatment apparatus according to the aspect of the present invention includes a heating furnace that includes a plurality of heaters and a plurality of temperature sensors, and accommodates an object to be processed inside the heating furnace, based on an output of the temperature sensor. A memory that stores a model for estimating the temperature of the processing object, and based on the model stored in the memory, estimates the temperature of the processing object from the output of the temperature sensor, and according to the estimated temperature, A method for generating a model of a plurality of heat treatment apparatuses, comprising: a controller that controls a plurality of heaters, wherein the plurality of heat treatment apparatuses having different hardware configurations belong to one group. And allocating a basic mathematical model to each group. For each heat treatment apparatus, the output of the temperature sensor and the heat treatment apparatus From the mathematical model assigned to the group to which it belongs, heat treatment is performed while estimating the temperature of the object to be processed, and the thickness of the actually formed film is compared with the target value. Modifying the mathematical model or correcting the estimated temperature using the mathematical model as performed.

【0007】この構成によれば、グループ別に数学モデ
ルを作成すれば、個々の熱処理装置については、数学モ
デルを独自に作成する必要がなく、グループ用の数学モ
デルを手直しするだけで対応できる。従って、数学モデ
ルを新規に作成する場合に比較して、その作成負担を抑
えることができる。
According to this configuration, if a mathematical model is created for each group, it is not necessary to create a mathematical model for each heat treatment apparatus, and it is possible to cope only by modifying the mathematical model for the group. Therefore, the burden of creating a mathematical model can be reduced as compared with the case where a new mathematical model is created.

【0008】上記第1及び第2の観点にかかる数学モデ
ルの生成方法において、例えば、実際に形成された膜の
膜厚が目的値よりも、薄いときは、推定される温度が低
くなるように、数学モデルを修正し、実際に形成された
膜の膜厚が目的値よりも、厚いときは、推定される温度
が高くなるように、数学モデルを修正する。
In the method of generating a mathematical model according to the first and second aspects, for example, when the thickness of an actually formed film is smaller than a target value, the estimated temperature is reduced. When the film thickness of the actually formed film is larger than the target value, the mathematical model is corrected so that the estimated temperature becomes higher.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明のバッチ式熱処理装置用の
数学モデルの作成方法の実施の形態について説明する。
熱処理装置は、様々なハードウエア構成を有しており、
ハードウエア構成から、熱特性が類似の熱処理装置を含
む複数のグループに分類することができる。そこで、本
実施の形態においては、既知の熱処理装置をその基本構
成又は熱特性に基づいていくつかのグループに分類す
る。例えば、図1は、あるグループ(以下グループA)
に属す縦型熱処理装置の基本構造を示す。この縦型熱処
理装置は、石英で作られた内管2a及び外管2bよりな
る二重管構造の反応管2を備え、反応管2の下側には金
属製の筒状のマニホールド21が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for creating a mathematical model for a batch type heat treatment apparatus according to the present invention will be described.
Heat treatment equipment has various hardware configurations,
From the hardware configuration, it can be classified into a plurality of groups including heat treatment apparatuses having similar thermal characteristics. Therefore, in the present embodiment, known heat treatment apparatuses are classified into several groups based on their basic configuration or thermal characteristics. For example, FIG. 1 shows a certain group (hereinafter group A).
1 shows a basic structure of a vertical heat treatment apparatus belonging to. This vertical heat treatment apparatus includes a reaction tube 2 having a double tube structure including an inner tube 2a and an outer tube 2b made of quartz, and a metal cylindrical manifold 21 is provided below the reaction tube 2. Have been.

【0010】反応管2内には、多数枚、例えば、150
枚の被処理体を成すウエハW(製品ウエハ)が水平な状
態で、上下に間隔をおいてウエハ保持具であるウエハボ
ート23に棚状に配置されている。このウエハボート2
3は蓋体24の上に保温筒(断熱体)25を介して保持
されている。
In the reaction tube 2, a large number, for example, 150
A plurality of wafers W (product wafers) constituting a processing object are horizontally arranged in a shelf shape on a wafer boat 23 as a wafer holder with a vertical interval. This wafer boat 2
3 is held on a lid 24 via a heat insulating cylinder (heat insulating body) 25.

【0011】反応管2の周囲には、ヒータ部3が設けら
れている。ヒータ部3は、5段に配置されたヒータ31
〜35から構成される。ヒータ31〜35には、電力コ
ントローラ36〜40より、それぞれ独立して電力が供
給される。反応管2、マニホールド21、ヒータ部3に
より加熱炉が構成される。
A heater section 3 is provided around the reaction tube 2. The heater unit 3 includes heaters 31 arranged in five stages.
~ 35. Electric power is supplied to the heaters 31 to 35 independently from the electric power controllers 36 to 40. A heating furnace is constituted by the reaction tube 2, the manifold 21, and the heater unit 3.

【0012】また、マニホールド21には、内管2a内
にガスを供給するように3本のガス供給管41,42,
43が配置されている。各ガス供給管41,42,43
には、ガス流量を調整するためのマスフローコントロー
ラ(MFC)などの流量調整部44,45,46を介し
て原料ガス、キャリアガス等が供給される。さらにマニ
ホールド21には、排気管27が接続されている。排気
管27は、図示しない真空ポンプに接続されている。排
気管27には、反応管2内の圧力を調整するための圧力
調整部28が設けられている。
Further, three gas supply pipes 41, 42, and 43 are provided in the manifold 21 so as to supply gas into the inner pipe 2a.
43 are arranged. Each gas supply pipe 41, 42, 43
Is supplied with a source gas, a carrier gas, and the like via flow rate adjustment units 44, 45, and 46 such as a mass flow controller (MFC) for adjusting a gas flow rate. Further, an exhaust pipe 27 is connected to the manifold 21. The exhaust pipe 27 is connected to a vacuum pump (not shown). The exhaust pipe 27 is provided with a pressure adjusting unit 28 for adjusting the pressure in the reaction tube 2.

【0013】内管2aの内面には、垂直方向に一列に5
つの熱電対(温度センサ)Sin1〜Sin5が配置されてい
る。熱電対Sin1〜Sin5は、半導体ウエハWの金属汚染
を防止するため、例えば、石英のパイプ等によりカバー
されており、図3(a)に例示する5つのゾーンにそれ
ぞれ配置されている。
On the inner surface of the inner tube 2a, 5
Two thermocouples (temperature sensors) Sin1 to Sin5 are arranged. The thermocouples Sin1 to Sin5 are covered with, for example, a quartz pipe or the like in order to prevent metal contamination of the semiconductor wafer W, and are respectively arranged in five zones illustrated in FIG.

【0014】また、外管2bの外面には、垂直方向に一
列に複数の熱電対(温度測定部)Sout1〜Sout5が配置
されている。熱電対Sout1〜Sout5も、図3(a)に例
示する5つのゾーンにそれぞれ配置されている。
On the outer surface of the outer tube 2b, a plurality of thermocouples (temperature measuring units) Sout1 to Sout5 are arranged in a line in the vertical direction. The thermocouples Sout1 to Sout5 are also arranged in five zones exemplified in FIG.

【0015】この縦型熱処理装置は、反応管2内の処理
雰囲気の温度、ガス流量、圧力といった処理パラメータ
を制御するための制御部(コントローラ)100を備え
ている。制御部100は、熱電対Sin1〜Sin5とSout1
〜Sout5の出力信号を取り込み、ヒータ31〜35の電
力コントローラ36〜40、圧力調整部28、流量調整
部44〜46に制御信号を出力する。
The vertical heat treatment apparatus includes a control unit (controller) 100 for controlling processing parameters such as the temperature, gas flow rate, and pressure of the processing atmosphere in the reaction tube 2. The control unit 100 includes thermocouples Sin1 to Sin5 and Sout1.
To the power controllers 36 to 40 of the heaters 31 to 35, the pressure adjusting unit 28, and the flow rate adjusting units 44 to 46.

【0016】図2は、制御部100の構成を示す。図示
するように、制御部100は、モデル記憶部111と,
レシピ記憶部112と、ROM113と、RAM114
と、I/Oポート115と、CPU116と、これらを
相互に接続するバス117とから構成される。
FIG. 2 shows the configuration of the control unit 100. As illustrated, the control unit 100 includes a model storage unit 111,
Recipe storage unit 112, ROM 113, RAM 114
, An I / O port 115, a CPU 116, and a bus 117 interconnecting these components.

【0017】モデル記憶部111は、熱電対Sin1〜Si
n5及びSout1〜Sout5の出力信号(測定温度)及び電力
コントローラの出力からウエハボート23に載置されて
いるウエハWの温度を推定(計算)し、さらに、推定し
た温度を目標値まで変化させるためにヒータ31〜35
に供給すべき電流(電力)を指示するための数学モデル
(高次・多次元関数)を温度帯域別に記憶している。
The model storage unit 111 stores thermocouples Sin1 to Si
In order to estimate (calculate) the temperature of the wafer W placed on the wafer boat 23 from the output signals (measured temperature) of n5 and Sout1 to Sout5 and the output of the power controller, and to further change the estimated temperature to a target value. Heaters 31-35
A mathematical model (higher-order / multidimensional function) for indicating a current (power) to be supplied to the power supply is stored for each temperature band.

【0018】レシピ記憶部112には、この熱処理装置
で実行される熱処理(例えば、成膜処理)の種類に応じ
て、制御手順を定めるレシピが記憶されている。各レシ
ピは温度レシピ(処理対象たるウエハWが経るべき温度
変化の目標値;温度目標軌道)を含んでいる。通常のバ
ッチ処理の場合、1種類の熱処理(例えば、成膜処理)
については、全ウエハについて1つの温度レシピが用意
される。これに対し、この実施の形態においては、図3
(a)に例示する5つのゾーンについて、図3(b)に
示すように、ゾーン毎に調整された温度レシピ(温度目
標軌道)が用意されている。ゾーン毎に調整された温度
レシピは、ガスの流量や濃度の差等の要因による膜厚の
ばらつきを温度制御で吸収(キャンセル)できるように
調整されている。
The recipe storage unit 112 stores a recipe that determines a control procedure according to the type of heat treatment (for example, a film forming process) performed by the heat treatment apparatus. Each recipe includes a temperature recipe (a target value of a temperature change to be processed by the wafer W to be processed; a target temperature trajectory). In the case of normal batch processing, one type of heat treatment (for example, film formation processing)
For, one temperature recipe is prepared for all wafers. On the other hand, in this embodiment, FIG.
As shown in FIG. 3B, for five zones exemplified in FIG. 3A, temperature recipes (target temperature trajectories) adjusted for each zone are prepared. The temperature recipe adjusted for each zone is adjusted so that variations in film thickness due to factors such as gas flow rates and concentration differences can be absorbed (canceled) by temperature control.

【0019】ROM113は、EEPROM、フラッシ
ュメモリ、ハードディスクなどから構成され、CPU1
16の動作プログラム等を記憶する記録媒体である。
The ROM 113 includes an EEPROM, a flash memory, a hard disk, and the like.
It is a recording medium for storing 16 operation programs and the like.

【0020】RAM114は、CPU116のワークエ
リアなどとして機能する。I/Oポート115は、熱電
対Sin1〜Sin5及びSout1〜Sout5の測定信号をCPU
116に供給すると共に、CPU116が出力する制御
信号を各部へ出力する。また、I/Oポート115に
は、操作パネル118が接続されている。バス117
は、各部の間で情報を伝達する。
The RAM 114 functions as a work area for the CPU 116 and the like. The I / O port 115 transmits measurement signals of the thermocouples Sin1 to Sin5 and Sout1 to Sout5 to the CPU.
The control signal is supplied to the CPU 116 and the control signal output from the CPU 116 is output to each unit. An operation panel 118 is connected to the I / O port 115. Bus 117
Communicates information between the parts.

【0021】CPU116は、DSPなどから構成され
てもよく、ROM113に記憶された制御プログラムに
従って動作し、操作パネル118からの指示に応答し、
レシピ記憶部112に記憶されているレシピに従って、
熱処理装置の動作を制御する。具体的には、CPU11
6は、モデル記憶部111に記憶されているモデルを読
み出し、また、レシピ記憶部112に記憶されているレ
シピに従って処理動作を実行する。
The CPU 116 may be constituted by a DSP or the like, operates according to a control program stored in the ROM 113, responds to an instruction from the operation panel 118,
According to the recipe stored in the recipe storage unit 112,
The operation of the heat treatment device is controlled. Specifically, the CPU 11
6 reads the model stored in the model storage unit 111 and executes a processing operation according to the recipe stored in the recipe storage unit 112.

【0022】また、CPU116は、通常の熱処理装置
の制御と同様に、流量調整部44〜46への指示、圧力
調整部28への指示なども行う。
The CPU 116 also issues an instruction to the flow rate adjusting units 44 to 46, an instruction to the pressure adjusting unit 28, and the like, similarly to the control of a normal heat treatment apparatus.

【0023】一方、図4に示す縦型熱処理装置は、グル
ープAに属す熱処理装置とは異なる熱特性を有する熱処
理装置群(以下、グループB)に属す熱処理装置の基本
構成を示す。この熱処理装置は、単管構造の反応管2を
備える。反応管2の天井には、ガス供給管41が接続さ
れている。反応管2の下にはガス排気管27が接続され
たマニホールド21が設けられている。反応管2の周囲
には、電力コントローラ36〜38に制御されるヒータ
31〜33が設けられている。さらに、反応管2の内面
には熱電対Sin1〜Sin3が、外面には熱電対Sout1〜S
out3が配置されている。
On the other hand, the vertical heat treatment apparatus shown in FIG. 4 shows a basic configuration of a heat treatment apparatus belonging to a heat treatment apparatus group (hereinafter, group B) having heat characteristics different from those of a heat treatment apparatus belonging to group A. This heat treatment apparatus includes a reaction tube 2 having a single tube structure. A gas supply pipe 41 is connected to the ceiling of the reaction pipe 2. A manifold 21 to which a gas exhaust pipe 27 is connected is provided below the reaction tube 2. Around the reaction tube 2, heaters 31 to 33 controlled by power controllers 36 to 38 are provided. Further, thermocouples Sin1 to Sin3 are provided on the inner surface of the reaction tube 2, and thermocouples Sout1 to Sin3 are provided on the outer surface.
out3 is located.

【0024】この熱処理装置も、図2に示す構成と類似
構成の制御部を備える。ただし、モデル記憶部111
は、熱電対Sin1〜Sin3及びSout1〜Sout3の出力信号
(測定温度)からウエハボート23に載置されているウ
エハWの温度を推定(計算)し、さらに、推定した温度
を目標値に設定するためにヒータ31〜33に供給すべ
き電流(電力)を指示するために設計された数学モデル
を温度帯域別に記憶している。
This heat treatment apparatus also has a control unit having a configuration similar to the configuration shown in FIG. However, the model storage unit 111
Estimates (calculates) the temperature of the wafer W placed on the wafer boat 23 from the output signals (measured temperatures) of the thermocouples Sin1 to Sin3 and Sout1 to Sout3, and sets the estimated temperature to a target value. Therefore, a mathematical model designed to indicate the current (power) to be supplied to the heaters 31 to 33 is stored for each temperature band.

【0025】図1及び図4に示す熱処理装置用の数学モ
デル(基本モデル)を作成する手法は、例えば、米国特
許第5,517,594号公報等に開示された手法と同
様である。
The method of creating the mathematical model (basic model) for the heat treatment apparatus shown in FIGS. 1 and 4 is similar to the method disclosed in, for example, US Pat. No. 5,517,594.

【0026】次に、このように予め準備された熱処理装
置と数学モデルとを用いて、任意の熱処理装置の数学モ
デルを設計する手法を、図5の手順フローを参照して説
明する。
Next, a method of designing a mathematical model of an arbitrary heat treatment apparatus using the heat treatment apparatus and the mathematical model prepared in advance as described above will be described with reference to the procedure flow of FIG.

【0027】まず、依頼者の要求に合致するハードウエ
ア仕様の熱処理装置を設計し、試験装置を製造する(ス
テップS1)。例えば、依頼者の要求にあわせて、反応
管のサイズ、ウエハボートに搭載するウエハの径や数、
ヒータの数、ガス管の数及び径、などのハードウエアを
適宜設計し試験装置を製造する。
First, a heat treatment apparatus having hardware specifications meeting the requirements of the client is designed, and a test apparatus is manufactured (step S1). For example, according to the request of the client, the size of the reaction tube, the diameter and number of wafers mounted on the wafer boat,
Hardware such as the number of heaters and the number and diameter of gas pipes is appropriately designed to manufacture a test apparatus.

【0028】次に、その試験装置の熱特性が、数学モデ
ルが作成済みの熱処理装置のいずれに類似しているかを
判別する(ステップS2)。
Next, it is determined whether the thermal characteristics of the test device are similar to any of the heat treatment devices for which the mathematical model has been created (step S2).

【0029】次に、試験装置の制御部100のモデル記
憶部111に、類似していると判定された熱処理装置用
の数学モデルを格納する。さらに、予め用意された校正
用のレシピをレシピ記憶部112に格納する(ステップ
S3)。
Next, a mathematical model for the heat treatment apparatus determined to be similar is stored in the model storage section 111 of the control section 100 of the test apparatus. Further, the calibration recipe prepared in advance is stored in the recipe storage unit 112 (step S3).

【0030】次に、その試験装置について、校正用レシ
ピに沿って実際に熱処理(例えば成膜処理)を行う(ス
テップS4)。次に、実際に形成(成膜)された膜の厚
さを測定する(ステップS5)。
Next, the test apparatus is actually subjected to a heat treatment (for example, a film forming process) in accordance with a calibration recipe (step S4). Next, the thickness of the film actually formed (formed) is measured (step S5).

【0031】さらに、膜厚の測定値と目的値とを比較し
て(ステップS6)、実測値と目的値との差が許容範囲
より大きければ、数学モデルを修正する(ステップS
7)。
Further, the measured value of the film thickness is compared with the target value (step S6). If the difference between the measured value and the target value is larger than the allowable range, the mathematical model is corrected (step S6).
7).

【0032】より具体的に説明すると、熱電対Sin、S
out、各ヒータへの供給電力などを用いて処理対象のウ
エハの温度を想定しつつ、校正レシピに従った熱処理を
実行し、形成された膜の厚さを測定する。
More specifically, thermocouples Sin, S
out, a heat treatment according to a calibration recipe is performed, and the thickness of the formed film is measured while assuming the temperature of the wafer to be processed using the power supplied to each heater.

【0033】一般に、形成された膜の厚さが目的値より
も薄い場合には、熱処理時の温度を上げればよく、形成
された膜の厚さが目的値よりも厚い場合には、熱処理時
の温度を下げればよい。すなわち、前者の場合には計算
によるウエハの推定温度が低くなるようにして熱処理時
の温度を上げるようにし、また、後者の場合には計算に
よるウエハの推定温度が高くなるようにして熱処理時の
温度を下げるようにする。
Generally, when the thickness of the formed film is smaller than the target value, the temperature during the heat treatment may be increased, and when the thickness of the formed film is larger than the target value, the temperature during the heat treatment may be increased. Temperature may be lowered. That is, in the former case, the estimated temperature of the wafer by calculation is lowered to increase the temperature at the time of heat treatment, and in the latter case, the estimated temperature of the wafer by calculation is increased by increasing the estimated temperature of the wafer. Try to lower the temperature.

【0034】そこで、形成された膜の厚さが目的値より
も薄い場合には、数学モデルを用いて計算されるウエハ
温度を下げるように修正する。例えば、数学モデルを使
用して計算された温度TcalにΔt(Δtは正の値)を
減算して、Tcal−Δtをウエハの温度とするように数
学モデルを修正する。或いは、Tcal・α(αは1より
小さい正の数)をウエハの温度とするように、数学モデ
ルを修正する。
Therefore, when the thickness of the formed film is smaller than the target value, correction is made so as to lower the wafer temperature calculated using the mathematical model. For example, the mathematical model is modified such that Δt (Δt is a positive value) is subtracted from the temperature Tcal calculated using the mathematical model, and Tcal−Δt is taken as the wafer temperature. Alternatively, the mathematical model is modified so that Tcal · α (α is a positive number smaller than 1) is set as the wafer temperature.

【0035】同様に、形成された膜の厚さが目的値より
も厚い場合には、計算されるウエハ温度を上げるように
数学モデルを修正する。例えば、数学モデルを使用して
計算された温度TcalからΔtを加算して、Tcal+Δt
をウエハの温度とするように数学モデルを修正する。或
いは、Tcal・β(βは1より大きい正の数)をウエハ
の温度とするように、数学モデルを修正する。
Similarly, when the thickness of the formed film is larger than the target value, the mathematical model is modified so as to increase the calculated wafer temperature. For example, Δt is added from the temperature Tcal calculated using a mathematical model, and Tcal + Δt
The mathematical model is modified so that is the wafer temperature. Alternatively, the mathematical model is modified so that Tcal · β (β is a positive number greater than 1) is set as the wafer temperature.

【0036】次に、このようにして修正した基本モデル
(修正モデル)を、モデル記憶部111に格納し、ステ
ップS4に戻り、再度熱処理を実行して、形成された膜
の厚さを測定し(ステップS5)、目的値と比較する
(ステップS6)。上述の処理を繰り返し、実際に製造
される膜の厚さと膜厚の目的値との差が許容範囲内とな
った段階で、数学モデルの設計を終了する。
Next, the basic model (corrected model) corrected in this manner is stored in the model storage unit 111, and the process returns to step S4, where the heat treatment is performed again to measure the thickness of the formed film. (Step S5) Compare with the target value (Step S6). The above process is repeated, and when the difference between the thickness of the actually manufactured film and the target value of the film thickness is within the allowable range, the design of the mathematical model is completed.

【0037】なお、新たに設計した熱処理装置が図4に
示すような熱処理装置に類似する構成を有すると判定さ
れた場合には、図4に示す熱処理装置用の数学モデルを
校正することにより、新規に製造された熱処理装置用の
数学モデルを作成する。
When it is determined that the newly designed heat treatment apparatus has a configuration similar to the heat treatment apparatus as shown in FIG. 4, the mathematical model for the heat treatment apparatus shown in FIG. Create a mathematical model for the newly manufactured heat treatment equipment.

【0038】このような数学モデル作成方法によれば、
全ての熱処理装置について、モデルを個々に最初から作
成する必要がなく、同一仕様の熱処理装置については、
予め1つの数学モデルを作成しておけば、これを装置毎
に校正することにより、数学モデルを作成することがで
き、数学モデルの作成とチューニングを効率よく行うこ
とができる。
According to such a mathematical model creation method,
It is not necessary to create models individually from the beginning for all heat treatment equipment, and for heat treatment equipment of the same specification,
If one mathematical model is created in advance, a mathematical model can be created by calibrating the model for each device, and the creation and tuning of the mathematical model can be performed efficiently.

【0039】以上の説明では、予め既知で校正が完了し
た数学モデルを備える複数の熱処理装置が予め存在する
場合について説明したが、この発明はこの例に限定され
ない。例えば、複数の熱処理装置を新規に設計・製造す
る場合に、設計予定の熱処理装置を複数グループに分類
し、各グループ内で1台の基本熱処理装置を特定して、
これについて数学モデルをそれぞれ作成し、他の熱処理
装置については、同一グループ内の基本熱処理装置用の
数学モデルを校正して使用するようにしてもよい。
In the above description, a case has been described in which a plurality of heat treatment apparatuses having a mathematical model that is known in advance and has been calibrated are present, but the present invention is not limited to this example. For example, when newly designing and manufacturing a plurality of heat treatment apparatuses, the heat treatment apparatuses to be designed are classified into a plurality of groups, and one basic heat treatment apparatus is specified in each group.
A mathematical model may be created for this, and the other heat treatment apparatuses may be used by calibrating the mathematical model for the basic heat treatment apparatus in the same group.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、熱処理装置の数学モデルを適切にかつ容易に作成す
ることができる。
As described above, according to the present invention, a mathematical model of a heat treatment apparatus can be appropriately and easily created.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】熱処理装置の構造の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of a heat treatment apparatus.

【図2】制御部の構成例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a control unit.

【図3】(a)は反応管内のゾーンを示し、(b)はゾ
ーン別の目標温度軌道の例を示す図である。
3A is a diagram showing a zone in a reaction tube, and FIG. 3B is a diagram showing an example of a target temperature trajectory for each zone.

【図4】熱処理装置の構造の他の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of the structure of the heat treatment apparatus.

【図5】数学モデルの設計工程を説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 5 is a flowchart for explaining a mathematical model design process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 反応管 3 ヒータ部 21 マニホールド 23 ウエハボート 24 蓋体 25 保温筒(断熱体) 2 Reaction tube 3 Heater section 21 Manifold 23 Wafer boat 24 Lid 25 Heat insulation cylinder (insulation body)

フロントページの続き (72)発明者 王 文凌 神奈川県津久井郡城山町町屋1丁目2番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内 (72)発明者 安原 もゆる 東京都港区赤坂五丁目3番6号 東京エレ クトロン株式会社内 Fターム(参考) 4K056 AA09 FA04 FA13 5F045 BB01 DP19 EK07 EK25 GB01 GB05 GB13 GB16 GB17 5H004 GB15 HA01 HA06 HB01 JA04 JA12 JA22 JB08 KA71 KC28 LA18 Continued on the front page (72) Inventor Wang Ling, 1-2-4, Machiya, Shiroyama-cho, Tsukui-gun, Kanagawa Prefecture Inside the Sagami Office of Tokyo Electron Tohoku Co., Ltd. (72) Inventor Moyuru Yasuhara 5-chome Akasaka, Minato-ku, Tokyo No. 6 Tokyo Electron Co., Ltd. F term (reference) 4K056 AA09 FA04 FA13 5F045 BB01 DP19 EK07 EK25 GB01 GB05 GB13 GB16 GB17 5H004 GB15 HA01 HA06 HB01 JA04 JA12 JA22 JB08 KA71 KC28 LA18

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】互いに構成が異なり、それぞれ、複数のヒ
ータと、複数の温度センサを有する加熱炉とを備え、前
記温度センサの出力に基づいて前記加熱炉内の被処理体
の温度を推定し、推定した温度に従って、前記複数のヒ
ータを制御する複数の熱処理装置について、前記温度セ
ンサの出力に基づいて前記加熱炉内の被処理体の温度を
推定するための数学モデルをそれぞれ用意し、 数学モデルを作成する対象の熱処理装置が、前記予め数
学モデルが用意された複数の熱処理装置のいずれに類似
するかを特定し、 特定した熱処理装置用の数学モデルを用いて、被処理体
の温度を推定しつつ熱処理を実行し、 実際に形成された膜の膜厚と目的値とを比較し、 比較結果に従って、所望の熱処理が行われるように、前
記数学モデルを修正することにより、その熱処理装置用
の数学モデルを作成する、 ことを特徴とする熱処理装置のモデル生成方法。
And a heating furnace having a plurality of temperature sensors, each of which is configured to estimate a temperature of an object in the heating furnace based on an output of the temperature sensor. A plurality of heat treatment apparatuses for controlling the plurality of heaters in accordance with the estimated temperature, respectively preparing a mathematical model for estimating a temperature of an object to be processed in the heating furnace based on an output of the temperature sensor; The heat treatment apparatus for which the model is to be created specifies which of the plurality of heat treatment apparatuses in which the mathematical model is prepared in advance, and the temperature of the object to be processed is determined using the mathematical model for the specified heat treatment apparatus. The heat treatment is performed while estimating, the thickness of the actually formed film is compared with the target value, and the mathematical model is modified according to the comparison result so that the desired heat treatment is performed. Forming a mathematical model for the heat treatment apparatus.
【請求項2】複数のヒータと、複数の温度センサとを備
え、内部に被処理体を収容する加熱炉と、前記温度セン
サの出力から、前記加熱炉内の被処理体の温度を推定す
るためのモデルを記憶するメモリと、前記メモリに記憶
されているモデルに基づいて、前記温度センサの出力か
ら前記被処理体の温度を推定し、推定した温度に従っ
て、前記複数のヒータを制御する制御コントローラと、
を備える複数の熱処理装置のモデル生成方法であって、 ハードウエア構成が互いに異なる複数の熱処理装置を、
その温度特性が類似する熱処理装置が1つのグループに
属するように複数のグループに分類し、 グループ別に基本となる数学モデルを割り当て、 各熱処理装置について、前記温度センサの出力とその熱
処理装置が属するグループに割り当てられた数学モデル
とから、被処理体の温度を推定しつつ熱処理を実行し、 実際に形成された膜の膜厚と目的値とを比較し、 比較結果に従って、所望の熱処理が行われるように、前
記数学モデルを修正し又は数学モデルを用いて推定され
た温度を修正する、 ことを特徴とする熱処理装置のモデル生成方法。
2. A heating furnace which includes a plurality of heaters and a plurality of temperature sensors, and accommodates an object to be processed therein, and estimates the temperature of the object within the heating furnace from an output of the temperature sensor. And a control for estimating the temperature of the object from the output of the temperature sensor based on the model stored in the memory, and controlling the plurality of heaters according to the estimated temperature. A controller,
A model generation method for a plurality of heat treatment apparatuses comprising: a plurality of heat treatment apparatuses having different hardware configurations from each other;
The heat treatment devices having similar temperature characteristics are classified into a plurality of groups so as to belong to one group, and a basic mathematical model is assigned to each group. For each heat treatment device, the output of the temperature sensor and the group to which the heat treatment device belongs The heat treatment is performed while estimating the temperature of the object to be processed from the mathematical model assigned to the object, and the thickness of the actually formed film is compared with the target value, and the desired heat treatment is performed according to the comparison result. Modifying the mathematical model or modifying the temperature estimated using the mathematical model as described above.
【請求項3】実際に形成された膜の膜厚が目的値より
も、薄いときは、推定される温度が低くなるように、数
学モデルを修正し、 実際に形成された膜の膜厚が目的値よりも、厚いとき
は、推定される温度が高くなるように、数学モデルを修
正する、 ことを特徴とする請求項1又は2に記載のモデル生成方
法。
3. When the film thickness of the actually formed film is smaller than the target value, the mathematical model is modified so that the estimated temperature becomes lower, and the film thickness of the actually formed film becomes smaller. The model generation method according to claim 1, wherein when the thickness is larger than the target value, the mathematical model is corrected so that the estimated temperature becomes higher.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005026397A (en) * 2003-07-01 2005-01-27 Tokyo Electron Ltd Heat treatment equipment and its calibrating method
JP2022159043A (en) * 2021-03-31 2022-10-17 Sppテクノロジーズ株式会社 Process determination device of substrate processing device, substrate processing system, process determination method of substrate processing device, learning model group, generation method of learning model group, and program

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